JPH0738417A - Cmos semiconductor integrated circuit - Google Patents

Cmos semiconductor integrated circuit

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JPH0738417A
JPH0738417A JP5196736A JP19673693A JPH0738417A JP H0738417 A JPH0738417 A JP H0738417A JP 5196736 A JP5196736 A JP 5196736A JP 19673693 A JP19673693 A JP 19673693A JP H0738417 A JPH0738417 A JP H0738417A
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terminal
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Abstract

PURPOSE:To prevent the operating speed from being decreased when a low power supply voltage is adopted for the integrated circuit as its power supply voltage and to reduce the current consumption in the standby state. CONSTITUTION:Switches SW1, SW2 are turned on in the operating state and turned off in the standby state. An inverter capable of a high operation speed is arranged between power supply terminals VDD2 and VSS2 reaching the floating state in the standby state, and the inverter for latching a signal is arranged between power supply terminals VDD1 and VSS1 in the active state at all times. A p-channel MOS p11 and an nchannel MOS n11 are transistors(TRs) capable of a large current supply at a low threshold voltage and a p-channel MOS p12 and an n-channel MOS n12 are transistors capable of a small current supply at a high threshold voltage. Since the MOS p11, n11 are operated in the operating state, high circuit operation is attained. The MOS p11, n11 are disconnected from the power supply in the standby state and a sub threshold current of the MOS p12, n12 is small, then the current consumption in the standby state is decreased.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はCMOS型半導体集積回
路に関し、特に低電源電圧下で動作させるのに適した、
高速で低消費電力のCMOS型半導体集積回路に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a CMOS type semiconductor integrated circuit, and particularly suitable for operating under a low power supply voltage,
The present invention relates to a high speed and low power consumption CMOS type semiconductor integrated circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】一定の電源電圧のもとでMOSトランジ
スタを微細化すると、内部の電界が強まることににより
ホットエレクトロンの発生が急増しトランジスタの特性
劣化が起こる。これを回避するために、微細化と同時に
電源電圧も低下させる方法が一般に採られるが、電源電
圧を低下させた場合、MOSトランジスタの閾値電圧も
同一の割合で低下させることが望ましい。MOSトラン
ジスタのスイッチング時間は、 (CL ×VDD)/{β×(VDD−|VT |)2 } 〔VDD…電源電圧、CL …負荷容量、β…トランジスタ
の構造、寸法による定数、VT …閾値電圧〕に比例する
ことから、|VT |が小さい方がスイッチング時間が短
くなり、特にVDDを低下させるとこの効果が顕著に増大
するからである。しかしながら、閾値電圧を低下させる
と、半導体装置が待機モードにある時の消費電力が増大
してしまう。以下にこれについて述べる。
2. Description of the Related Art When a MOS transistor is miniaturized under a constant power supply voltage, an internal electric field is strengthened and hot electrons are rapidly generated, resulting in deterioration of transistor characteristics. In order to avoid this, a method of reducing the power supply voltage at the same time as miniaturization is generally adopted. However, when the power supply voltage is reduced, it is desirable to reduce the threshold voltage of the MOS transistor at the same rate. The switching time of the MOS transistor depends on (C L × V DD ) / {β × (V DD − | V T |) 2 } [V DD ... Power supply voltage, C L ... Load capacitance, β ... Transistor structure and size. This is because, since it is proportional to the constant, V T ... Threshold voltage], the smaller | V T | is, the shorter the switching time is, and particularly when V DD is lowered, this effect remarkably increases. However, lowering the threshold voltage increases power consumption when the semiconductor device is in the standby mode. This will be described below.

【0003】図6(a)は、従来の半導体集積回路の構
成要素としてのCMOSインバータの回路図であり、こ
のインバータは、ソースが電源端子VDDに接続されゲー
トが入力端子Iに接続されドレインが出力端子Oに接続
さたpチャネルMOSトランジスタ(以下、pMOSと
記す)p41と、ソースが接地端子VSSに接続されゲー
トが入力端子Iに接続されドレインが出力端子Oに接続
されたnチャネルMOSトランジスタ(以下、nMOS
と記す)n41から構成されている。
FIG. 6A is a circuit diagram of a CMOS inverter as a constituent element of a conventional semiconductor integrated circuit. This inverter has a source connected to a power supply terminal V DD , a gate connected to an input terminal I, and a drain. A p-channel MOS transistor (hereinafter referred to as pMOS) p41 connected to the output terminal O, and an n-channel whose source is connected to the ground terminal V SS , gate is connected to the input terminal I, and drain is connected to the output terminal O MOS transistor (hereinafter nMOS
Note) n41.

【0004】このCMOSインバータにおいては、入力
端子の信号がローレベル(接地端子VSSの電位)からハ
イレベル(電源端子VDDの電位)に変化する時は、pM
OSp41が非導通となり、nMOSn41が導通とな
って、負荷容量CL の電荷を放電し、出力端子の電位は
ハイレベルからローレベルとなる。入力端子の信号がハ
イレベルからローレベルに変化する時は、pMOSp4
1が導通して負荷容量CL を充電し、nMOSn41が
非導通となるので、出力端子Oの電位はローレベルから
ハイレベルとなる。
In this CMOS inverter, when the signal at the input terminal changes from the low level (the potential of the ground terminal V SS ) to the high level (the potential of the power supply terminal V DD ), pM
OSp41 becomes non-conductive, nMOSn41 becomes conductive, the charge of the load capacitance C L is discharged, and the potential of the output terminal changes from high level to low level. When the signal at the input terminal changes from high level to low level, pMOSp4
1 conducts to charge the load capacitance C L and the nMOS n41 becomes non-conductive, so that the potential of the output terminal O changes from low level to high level.

【0005】ここで、出力端子Oがハイレベルからロー
レベルに変化する速度はnMOSn41の閾値電圧が小
さいほど速く、また出力端子Oがローレベルからハイレ
ベルに変化する速度はpMOSp41の閾値電圧の絶対
値が小さいほど速いことは前に述べた通りであるが、M
OSトランジスタでは、閾値電圧より低い、例えば接地
レベル(VSS)のゲート電圧を印加した状態でもサブス
レッショルド電流が流れる。そして、図6(b)に示さ
れるように、閾値電圧をV1からV2に低下させると、
非導通時のサブスレッショルド電流はI1からI2に増
大する。
Here, the speed at which the output terminal O changes from the high level to the low level is faster as the threshold voltage of the nMOSn41 is smaller, and the speed at which the output terminal O changes from the low level to the high level is the absolute threshold voltage of the pMOSp41. As mentioned earlier, the smaller the value, the faster it is.
In the OS transistor, a subthreshold current flows even when a gate voltage lower than the threshold voltage, for example, the ground level (V SS ) is applied. Then, as shown in FIG. 6B, when the threshold voltage is lowered from V1 to V2,
The subthreshold current during non-conduction increases from I1 to I2.

【0006】このサブスレッショルド電流は、閾値電圧
を80〜90mV低下させるごとに約10倍増大するた
めに、装置を動作させていないモード(待機モード)に
おける消費電力は閾値電圧の低下に伴って急速に増大す
る。そのため、特に電池を電源とする装置では電池の寿
命が短くならないようにするために、CMOSを構成す
るpMOS、nMOSの双方の閾値電圧を絶対値で0.
5ボルト程度より小さくすることができず、微細化に伴
う低電源電圧下での高速動作実現の障害になっていた。
Since the subthreshold current increases about 10 times each time the threshold voltage is lowered by 80 to 90 mV, the power consumption in the mode in which the device is not operating (standby mode) rapidly increases as the threshold voltage decreases. Increase to. Therefore, especially in a device using a battery as a power source, in order to prevent the battery life from being shortened, the threshold voltages of both pMOS and nMOS forming the CMOS are set to 0.
It cannot be reduced to less than about 5 volts, which is an obstacle to realizing high-speed operation under a low power supply voltage due to miniaturization.

【0007】図7(a)に、図6(a)の従来のCMO
S回路における上記欠点を改良した従来例を示す。この
回路では、閾値電圧が絶対値で小さいpMOSp51と
nMOSn51で構成されたCMOSインバータと接地
端子VSSとの間に閾値電圧が大きいnMOSn52が挿
入され、nMOSn52のゲートに動作モードでハイレ
ベル、待機モードでローレベルとなる制御信号SBが供
給されている。SBがハイレベル、即ち動作モードにお
いては、閾値電圧の大きいnMOSn52は完全に導通
した状態にあり、nMOSn51のソースとnMOSn
52のドレインの接続点の電位はほぼ接地電位にあるの
で、図7(b)に示されるように、入力端子Iに加わる
信号がハイレベルからローレベルに変わると出力端子O
の電位はローレベルからハイレベルに変化し、入力端子
Iの信号がローレベルからハイレベルに変わると出力端
子はハイレベルからローレベルに変化する。そしてこの
回路では、pMOSp51およびnMOSn51の閾値
電圧は絶対値で0.1〜0.2V程度と低いため、電源
端子VDDに与えられる電圧が1.5〜2Vの低電圧であ
っても高速に動作することができる。
FIG. 7A shows the conventional CMO of FIG. 6A.
A conventional example in which the above-mentioned drawbacks in the S circuit are improved will be shown. In this circuit, an nMOSn52 having a large threshold voltage is inserted between a CMOS inverter composed of a pMOSp51 and an nMOSn51 having a small absolute threshold voltage and the ground terminal V SS, and the gate of the nMOSn52 is at a high level in an operation mode and in a standby mode. The control signal SB which is low level is supplied. When SB is at a high level, that is, in the operation mode, the nMOSn52 having a large threshold voltage is in a completely conductive state, and the source of the nMOSn51 and the nMOSn52 are connected to each other.
Since the potential of the connection point of the drain of 52 is almost at the ground potential, when the signal applied to the input terminal I changes from high level to low level as shown in FIG. 7B, the output terminal O
Potential changes from low level to high level, and when the signal at the input terminal I changes from low level to high level, the output terminal changes from high level to low level. In this circuit, the threshold voltage of the pMOSp51 and the nMOSn51 is as low as about 0.1 to 0.2 V in absolute value. Therefore, even if the voltage applied to the power supply terminal V DD is a low voltage of 1.5 to 2 V, it can be performed at high speed. Can work.

【0008】SBがローレベル、すなわち待機モードに
なると、nMOSn52は非導通状態になるが、nMO
Sn52の閾値電圧は0.6V程度と高いので、nMO
Sn52を通してVSSに流れる電流は僅かである。その
ため、待機モードにおける電力消費はほとんどなく、こ
の回路により図6(a)に示す従来のCMOS回路の欠
点を改良することができる。
When SB is at the low level, that is, in the standby mode, the nMOS n52 becomes non-conductive,
Since the threshold voltage of Sn52 is as high as about 0.6V, nMO
Current flowing to the V SS through Sn52 is slight. Therefore, there is almost no power consumption in the standby mode, and this circuit can improve the drawbacks of the conventional CMOS circuit shown in FIG. 6A.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た図7(a)のCMOS回路では、pMOSp51およ
びnMOSn51の閾値電圧の絶対値がnMOSn52
のそれより小さいので、pMOSp51のゲートにハイ
レベルが供給されている時に流れるサブスレッショルド
電流の値は、SBがローレベルにある時にnMOSn5
2を通して流れるサブスレッショルド電流よりも数桁大
きい。したがって、SBがローレベルとなり待機モード
に入ったとき、pMOSp51を通して出力端子Oに流
れ込む電流の方がnMOSn52を通して流れ出す電流
より大きくなり、そのため、図7(b)に示されるよう
に、出力端子Oの電位は徐々に上昇を始め、最終的には
完全に電源端子VDDの電位に等しいハイレベルとなって
しまう。この結果、待機モードにはいる前の出力状態が
維持されず、待機モードから再び動作モードに戻った時
に、元の出力状態を復帰させることが困難になるという
問題点があった。
However, in the above-described CMOS circuit of FIG. 7A, the absolute values of the threshold voltages of pMOSp51 and nMOSn51 are nMOSn52.
Since it is smaller than that of nMOSn5 when SB is at a low level, the subthreshold current flowing when the gate of pMOSp51 is at a high level is supplied.
It is several orders of magnitude higher than the subthreshold current flowing through 2. Therefore, when SB goes low and enters the standby mode, the current flowing into the output terminal O through the pMOS p51 becomes larger than the current flowing out through the nMOS n52, and as a result, as shown in FIG. The potential gradually starts to rise, and finally reaches a high level completely equal to the potential of the power supply terminal V DD . As a result, there is a problem in that the output state before entering the standby mode is not maintained and it becomes difficult to restore the original output state when returning from the standby mode to the operation mode again.

【0010】したがって、この発明の目的とするところ
は、駆動電圧が低電圧化された際にも高速動作を維持し
うるようにするとともに、待機時における消費電力を低
レベルに抑えうるようにすることである。そして、この
ことにより、電池を電源とする応用装置において、動作
速度を犠牲にすることなく電池寿命の長期化を達成しよ
うとするものである。
Therefore, an object of the present invention is to make it possible to maintain high-speed operation even when the drive voltage is lowered and to suppress the power consumption during standby to a low level. That is. Thus, in an application device using a battery as a power source, it is intended to prolong the battery life without sacrificing the operating speed.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によれば、第1、第2の電源端子(VDD1、
SS1)と、第1の動作モード時に活性となり、第2の
動作モード時にフローティング状態となる第3、第4の
電源端子(VDD2、VSS2)と、入力端子(I)と、出
力端子(O)と、第3、第4の電源端子間に設けられ、
入力端が前記入力端子に、出力端が前記出力端子に接続
されたCMOS構成の論理回路からなる第1の部分回路
(p11、n11;p21、n21)と、第1、第2の
電源端子間に設けられた、出力端が前記出力端子に接続
され、第2の動作モード時に第2の動作モード開始直前
の第1の部分回路の出力状態を保持することのできるC
MOS構成の論理回路からなる第2の部分回路(p1
2、n12;p22、p23、n22、n23)と、を
備え、前記第1の部分回路を構成するMOSトランジス
タの閾値電圧が、前記第2の部分回路を構成するMOS
トランジスタの閾値電圧より絶対値において小さいこと
を特徴とするCMOS型半導体集積回路が提供される。
In order to achieve the above-mentioned object, according to the present invention, the first and second power supply terminals (V DD 1,
V SS 1), third and fourth power supply terminals (V DD 2, V SS 2) which are activated in the first operation mode and are in a floating state in the second operation mode, and an input terminal (I). Provided between the output terminal (O) and the third and fourth power supply terminals,
Between the first and second power supply terminals, a first partial circuit (p11, n11; p21, n21) composed of a CMOS logic circuit having an input terminal connected to the input terminal and an output terminal connected to the output terminal And an output terminal connected to the output terminal, which is capable of holding the output state of the first partial circuit immediately before the start of the second operation mode in the second operation mode.
The second partial circuit (p1
2, n12; p22, p23, n22, n23), and the threshold voltage of the MOS transistor forming the first partial circuit is the MOS forming the second partial circuit.
Provided is a CMOS semiconductor integrated circuit characterized by being smaller in absolute value than a threshold voltage of a transistor.

【0012】[0012]

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1(a)は、本発明の第1の実施例を示
す回路図、図1(b)は、そのタイミングチャートであ
り、図2は、図1の回路を半導体基板上に集積回路とし
て実現した時の平面図である。図1(a)において、−
0.2V程度の閾値電圧のpMOSp11と0.2V程
度の閾値電圧のnMOSn11とは、互いのドレインが
接続されて出力端となり、また互いのゲートが接続され
て入力端となってCMOS構成のインバータとして第1
の回路部分を構成し、第3電源端子VDD2と第4電源端
子VSS2との間に設けられ、その入力端は入力端子I
に、その出力端は出力端子Oに接続されている。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. FIG. 1 (a) is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention, FIG. 1 (b) is a timing chart thereof, and FIG. 2 realizes the circuit of FIG. 1 as an integrated circuit on a semiconductor substrate. It is a top view at the time of doing. In FIG. 1A, −
The pMOSp11 having a threshold voltage of about 0.2 V and the nMOSn11 having a threshold voltage of about 0.2 V are connected to their drains as output ends, and are also connected to their gates as input ends to form an CMOS inverter. As the first
Is provided between the third power supply terminal V DD 2 and the fourth power supply terminal V SS 2, and its input end is the input terminal I.
The output terminal is connected to the output terminal O.

【0013】同様に、−0.6V程度の閾値電圧のpM
OSp12と、0.6V程度の閾値電圧のnMOSn1
2は互いのドレインが接続されて出力端となり、また互
いのゲートが接続されて入力端となってCMOS構成の
インバータとして第2の部分回路を構成し、第1電源端
子VDD1と第2電源端子VSS1との間に設けられ、その
入力端は入力端子Iに、その出力端は出力端子Oに接続
されている。ここで、pMOSp11とnMOSn11
は、pMOSp12、nMOSn12に対しより広いチ
ャネル幅を有しておりより大きな電流供給能力を持つよ
うに構成されている。VDD1とVDD2の間には第1のス
イッチング素子SW1が、VSS1とVSS2の間には第2
のスイッチング素子SW2がそれぞれ設けられ、いずれ
のスイッチング素子も動作モードでは導通し、待機モー
ドでは遮断される。
Similarly, a pM having a threshold voltage of about -0.6 V
OSp12 and nMOSn1 having a threshold voltage of about 0.6V
The drains 2 are connected to each other to serve as output terminals, and the gates are also connected to serve as input terminals to form a second partial circuit as an inverter having a CMOS structure, and the first power supply terminal V DD 1 and the second It is provided between the power supply terminal V SS 1 and its input end is connected to the input terminal I and its output end is connected to the output terminal O. Here, pMOSp11 and nMOSn11
Has a wider channel width than pMOSp12 and nMOSn12 and is configured to have a larger current supply capability. A first switching device SW1 is provided between V DD 1 and V DD 2, and a second switching device SW1 is provided between V SS 1 and V SS 2.
Switching elements SW2 are provided respectively, and all the switching elements are turned on in the operation mode and turned off in the standby mode.

【0014】次に、図1(a)に示すCMOS回路の動
作について、図1(b)のタイミングチャートを参照し
て説明する。動作モードにおいては、SW1、SW2は
共に導通しているのでVDD1とVDD2は、略同一電圧を
与え、またVSS1とVSS2も略同一の接地電位を与え
る。待機モードにおいては、SW1、SW2は共に遮断
されるので、VDD1、VSS1は動作モードにおける電位
と同一であるが、VDD2およびVSS2は電源から切り離
されてフローティング状態となる。
Next, the operation of the CMOS circuit shown in FIG. 1A will be described with reference to the timing chart of FIG. In the operation mode, since both SW1 and SW2 are conducting, V DD 1 and V DD 2 give substantially the same voltage, and V SS 1 and V SS 2 also give the substantially same ground potential. In the standby mode, since both SW1 and SW2 are cut off, V DD 1 and V SS 1 are the same as the potential in the operation mode, but V DD 2 and V SS 2 are separated from the power supply and are in a floating state. .

【0015】スイッチング素子が導通している動作モー
ドにおいて、時刻t1に、入力端子Iの信号がローレベ
ルからハイレベルに変化した場合、pMOSp11およ
びpMOSp12が導通から非導通となり、nMOSn
11およびnMOSn12が非導通から導通となるた
め、出力端子Oの電位はハイレベルからローレベルに低
下するが、この時出力端子Oからの放電の大部分は、図
1(b)に示すように、閾値電圧が低いために先に導通
することができかつ電流を多く流すことができるnMO
Sn11によって行われるので、スイッチング速度は十
分に速い。
In the operation mode in which the switching element is conducting, when the signal at the input terminal I changes from the low level to the high level at time t1, the pMOSp11 and pMOSp12 are turned off and the nMOSn is turned on.
11 and the nMOS n12 are switched from non-conductive to conductive, the potential of the output terminal O drops from high level to low level. At this time, most of the discharge from the output terminal O is as shown in FIG. Since the threshold voltage is low, it is possible to conduct electricity first and to flow a large amount of current nMO.
Since it is performed by Sn11, the switching speed is sufficiently high.

【0016】次に、この状態から時刻t2において、ス
イッチング素子SW1、SW2が遮断され待機モードに
なると、pMOSp11とnMOSn11は電源から切
り離されるのでこれらの閾値電圧が絶対値で低いにもか
かわらず電流は流れないが、VSS1にドレインが接続さ
れたnMOSn12が導通状態を維持しているため、出
力端子Oは待機モードとなる前の電位であるローレベル
を維持する。また、この時pMOSp12は閾値電圧が
絶対値で大きいMOSトランジスタであるため、サブス
レッショルド電流は小さく、したがって、待機モードに
おける電力消費は少ない。
Next, at this time t2, when the switching elements SW1 and SW2 are cut off to enter the standby mode, the pMOSp11 and the nMOSn11 are disconnected from the power source, so that the currents are low even though their threshold voltages are low in absolute value. but does not flow, since the nMOSn12 to drain the V SS 1 is connected maintains the conductive state, the output terminal O is maintained at a low level which is the potential before the standby mode. Further, at this time, since the pMOS p12 is a MOS transistor having a large threshold voltage in absolute value, the subthreshold current is small, and therefore the power consumption in the standby mode is small.

【0017】次に、時刻t3において再びSW1および
SW2が導通して動作モードになると、pMOSp11
とnMOSn11により構成されるインバータに電源電
圧が供給されるが、出力端子Oの電位は、pMOSp1
2とnMOSn12のインバータによって待機モード期
間も維持されていたため、ローレベルのまま変化しな
い。次に、動作モード中の時刻t4において入力端子I
の信号がハイレベルからローレベルに変化すると、nM
OSn11およびnMOSn12が導通から非導通にな
り、pMOSp11およびpMOSp12が非導通から
導通になるため、出力端子Oの電位はローレベルからハ
イレベルに上昇するが、この時、出力端子Oへの充電の
大部分は、図1(b)に示すように、閾値電圧の絶対値
が低く大電流を流すことができるpMOSp11によっ
て行われるので、高速に動作することがきる。
Next, at time t3, when SW1 and SW2 are turned on again to enter the operation mode, pMOSp11
The power supply voltage is supplied to the inverter formed by the nMOSn11 and the nMOSn11.
Since the standby mode period was maintained by the inverter 2 and the nMOSn12 inverter, the low level remains unchanged. Next, at time t4 in the operation mode, the input terminal I
When the signal of changes from high level to low level, nM
Since the OSn11 and the nMOSn12 change from conducting to non-conducting and the pMOSp11 and pMOSp12 change from non-conducting to conducting, the potential of the output terminal O rises from low level to high level. As shown in FIG. 1B, the part is performed by the pMOSp11 which has a low absolute value of the threshold voltage and can flow a large current, and therefore can operate at high speed.

【0018】次に、時刻t5において、スイッチング素
子SW1、SW2が遮断され、待機モードに移行する
と、pMOSp11とnMOSn11から成るインバー
タには電源電圧が供給されなくなるので電流は流れず、
pMOSp12とnMOSn12からなるインバータの
pMOSp12が導通状態を維持して出力端子の電位を
待機モード期間中維持する。この時、非導通のnMOS
n12には閾値電圧が高いためわずかなサブスレッショ
ルド電流しか流れず、そのため、待機モード期間中の電
力消費は極めて低レベルである。
Next, at time t5, when the switching elements SW1 and SW2 are cut off and the mode shifts to the standby mode, the power supply voltage is not supplied to the inverter composed of pMOSp11 and nMOSn11, so that no current flows,
The pMOSp12 of the inverter composed of the pMOSp12 and the nMOSn12 maintains the conductive state and maintains the potential of the output terminal during the standby mode period. At this time, the non-conductive nMOS
Since n12 has a high threshold voltage, only a small subthreshold current flows, so that the power consumption during the standby mode is extremely low.

【0019】次に、図2を参照して第1の実施例の集積
回路上での配置について説明する。同図に示されるよう
に、nウェル1の中にpMOSp11およびpMOSp
12が形成され、p型の基板上にnMOSn11および
nMOSn12が形成されている。pMOSp12とn
MOSn12は、スイッチング動作に寄与する必要はな
く、MOSトランジスタとして安定動作するに必要な最
小寸法のトランジスタ幅で十分であるので、これらを付
加したことによる占有面積の増加は少ない。
Next, the arrangement on the integrated circuit of the first embodiment will be described with reference to FIG. As shown in the figure, pMOSp11 and pMOSp are provided in the n-well 1.
12 is formed, and nMOSn11 and nMOSn12 are formed on the p-type substrate. pMOSp12 and n
Since the MOSn 12 does not need to contribute to the switching operation and the transistor width of the minimum dimension necessary for stable operation as a MOS transistor is sufficient, the addition of these elements makes little increase in the occupied area.

【0020】図2において、2は、pMOSp11、p
12のソース・ドレイン領域を構成するp型拡散層、3
は、nMOSn11、n12のソース・ドレイン領域を
構成するn型拡散層、4は、各トランジスタのゲート電
極を構成するポリシリコン膜、5は、p型拡散層2、n
型拡散層3またはポリシリコン膜4とAl配線6との間
のコンタクトを示す。
In FIG. 2, 2 is pMOSp11, p
P-type diffusion layers forming 12 source / drain regions, 3
Is an n-type diffusion layer forming the source / drain regions of the nMOSs n11 and n12, 4 is a polysilicon film forming the gate electrode of each transistor, 5 is a p-type diffusion layer 2, n
A contact between the type diffusion layer 3 or the polysilicon film 4 and the Al wiring 6 is shown.

【0021】なお、図1、図2に示す実施例は、インバ
ータに関するものであったが、これをインバータ回路以
外の回路に拡張することができる。例えば、第1の部分
回路であるpMOSp11とnMOSn11のインバー
タをCMOS構成の2入力NAND回路に置き換え、同
時に第2の部分回路であるpMOSp12とnMOSn
12のインバータをCMOS構成の2入力NAND回路
に置き換えることによって2入力NANDの論理機能を
もつ本発明による回路を実現できるように、種々の論理
機能を実現するように拡張することができる。
Although the embodiments shown in FIGS. 1 and 2 relate to the inverter, they can be extended to circuits other than the inverter circuit. For example, the inverter of the first partial circuit pMOSp11 and nMOSn11 is replaced with a CMOS 2-input NAND circuit, and at the same time, the second partial circuit pMOSp12 and nMOSn11 is replaced.
By replacing the twelve inverters with a two-input NAND circuit having a CMOS structure, the circuit according to the present invention having a two-input NAND logic function can be realized and can be expanded to realize various logic functions.

【0022】図3(a)は、本発明の第2の実施例を示
す回路図である。図3(a)に示すように、−0.2V
程度の閾値電圧のpMOSp21と0.2V程度の閾値
電圧のnMOSn21は互いのドレインが接続されて出
力端となり、また互いのゲートが接続されて入力端とな
ってCMOS構成のインバータとして第1の部分回路を
構成し、第3電源端子VDD2と第4電源端子VSS2の間
に設けられ、その入力端は入力端子Iに、出力端は出力
端子Oに接続されている。
FIG. 3A is a circuit diagram showing a second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3A, -0.2V
A pMOSp21 having a threshold voltage of about 0.2V and an nMOSn21 having a threshold voltage of about 0.2V are connected to each other to serve as output terminals, and are also connected to their gates to serve as input terminals. It constitutes a circuit and is provided between the third power supply terminal V DD 2 and the fourth power supply terminal V SS 2, and its input end is connected to the input terminal I and its output end is connected to the output terminal O.

【0023】また、−0.6V程度の閾値電圧のpMO
Sp22と、閾値電圧0.6V程度のnMOSn22は
互いのドレインが接続されて出力端となり、また互いの
ゲートが接続されて入力端となるCMOS構成の第1の
インバータを形成し、同様に−0.6V程度の閾値電圧
のpMOSp23と0.6V程度の閾値電圧のnMOS
n23は互いのドレインが接続されて出力端となり、ま
た互いのゲートが接続されて入力端となるCMOS構成
の第2のインバータを形成しており、そして、第1のイ
ンバータの出力端と第2のインバータの入力端が接続さ
れ、これら2つのインバータはいずれも第1電源端子V
DD1と第2電源端子VSS1との間に設けられて第2の部
分回路を構成している。そして第2の部分回路の入力端
でもある第1のインバータの入力端は出力端子Oに接続
され、第2の部分回路の出力端でもある第2のインバー
タの出力端も同様に出力端子Oに接続されている。本実
施例においても、第1の部分回路を構成するpMOSp
21とnMOSn21は、第2の部分回路を構成するp
MOSp22、p23、nMOSn22、n23よりゲ
ート幅が広く形成され、より大きな電流供給能力をもつ
ように構成されている。
Further, pMO having a threshold voltage of about -0.6 V
The Sp22 and the nMOSn22 having a threshold voltage of about 0.6 V form a first inverter having a CMOS structure in which their drains are connected to form an output terminal and their gates are connected to form an input terminal. PMOS p23 having a threshold voltage of about 6 V and nMOS having a threshold voltage of about 0.6 V
n23 forms a second inverter having a CMOS structure in which the drains of the n23 are connected to each other to serve as the output end, and the gates of the n23 are connected to serve as the input end. Input terminals of the two inverters are connected, and these two inverters are both connected to the first power supply terminal V
It is provided between DD 1 and the second power supply terminal V SS 1 to form a second partial circuit. The input terminal of the first inverter that is also the input terminal of the second partial circuit is connected to the output terminal O, and the output terminal of the second inverter that is also the output terminal of the second partial circuit is also connected to the output terminal O. It is connected. Also in this embodiment, the pMOSp forming the first partial circuit is formed.
21 and the nMOS n21 form a second partial circuit p
The gate width is formed wider than that of the MOSp22, p23, and the nMOSn22, n23, and the MOSp22, p23, and nMOSn22, n23 are configured to have a larger current supply capability.

【0024】次に、図3(a)に示すCMOSの回路の
動作について、図3(b)のタイミングチャートを参照
して説明する。動作モードにおいては、SW1およびS
W2は導通しているので、図1(a)の場合と同様に、
DD1とVDD2とは略同一電圧を与え、またVSS1とV
SS2も略同一の接地電位を与える。
Next, the operation of the CMOS circuit shown in FIG. 3A will be described with reference to the timing chart of FIG. 3B. In operating mode, SW1 and S
Since W2 is conducting, as in the case of FIG. 1 (a),
V DD 1 and V DD 2 give substantially the same voltage, and V SS 1 and V DD
SS 2 also gives approximately the same ground potential.

【0025】動作モードの時刻t1において、入力端子
Iの電位がローレベルからハイレベルに変化すると、p
MOSp21が導通から非導通となり、nMOSn21
が非導通から導通になるため、出力端子Oの電位はハイ
レベルからローレベルに変化する。この時、nMOSn
21は閾値電圧が低く、電流供給能力の大きいMOSト
ランジスタであるために、スイッチングは高速に行われ
る。出力端子Oの変化を受けて、pMOSp22が導通
となり、nMOSn22が非導通となるので、第2の部
分回路内の第1のインバータの出力端Aの電位はハイレ
ベルへと上昇し、pMOSp23を非導通にし、nMO
Sn23を導通にして動作を完了するが、出力端子Oの
電位はすでにローレベルに定まっているので変化しな
い。このように絶対値で高い閾値電圧をもつpMOSp
22、nMOSn22、pMOSp23およびnMOS
n23は、入力端子Iから出力端子Oまでの信号のスイ
ッチング速度に関与しないため、駆動能力の小さいMO
Sトランジスタを用いることができる。
At time t1 in the operation mode, when the potential of the input terminal I changes from low level to high level, p
When the MOSp21 changes from conducting to non-conducting, the nMOSn21
Becomes non-conductive, the potential of the output terminal O changes from high level to low level. At this time, nMOSn
Since 21 is a MOS transistor having a low threshold voltage and a large current supply capability, switching is performed at high speed. In response to the change of the output terminal O, the pMOSp22 becomes conductive and the nMOSn22 becomes nonconductive, so that the potential of the output terminal A of the first inverter in the second partial circuit rises to the high level and the pMOSp23 becomes non-conductive. Conduct, nMO
Although the operation is completed by making Sn23 conductive, it does not change because the potential of the output terminal O is already set to the low level. In this way, a pMOSp having a high threshold voltage in absolute value
22, nMOSn22, pMOSp23 and nMOS
Since n23 does not affect the switching speed of the signal from the input terminal I to the output terminal O, the n23 has a small driving capability.
An S transistor can be used.

【0026】次に、時刻t2においてSW1およびSW
2が遮断となり、待機モードになると、pMOSp21
とnMOSn21は電源から切り離されるのでこれらの
閾値電圧が絶対値で低いにもかかわらず電流は流れな
い。このとき、第1のインバータではpMOSp22が
導通状態で、第2のインバータではnMOSn23が導
通状態であり、待機モードにはいる直前の状態を維持し
ているため、A点はハイレベル、出力端子Oはローレベ
ルを維持し続ける。また、この時非導通状態にあるnM
OSn22とpMOSp23はいずれも閾値電圧が絶対
値で高いためにサブスレッショルド電流が小さく、した
がって待機モードにおける電力消費は極めて少ない。
Next, at time t2, SW1 and SW
When 2 is cut off and enters the standby mode, pMOSp21
Since the nMOS n21 is disconnected from the power supply, no current flows though these threshold voltages are low in absolute value. At this time, the pMOSp22 is in the conductive state in the first inverter and the nMOSn23 is in the conductive state in the second inverter, and the state immediately before the standby mode is maintained is maintained. Therefore, the point A is at the high level and the output terminal O Keeps low level. Further, at this time, the nM which is in the non-conduction state
Since both the OSn22 and the pMOSp23 have a high threshold voltage in absolute value, the subthreshold current is small, and therefore the power consumption in the standby mode is extremely small.

【0027】次に、時刻t3においてSW1およびSW
2が再び導通して動作モードに戻ると、pMOSp21
とnMOSn21で構成される第1の部分回路のインバ
ータに電源電圧が供給されるが、出力端子Oの電位は前
述したようにpMOSp22、nMOSn22、pMO
Sp23、nMOSn23で構成された第2の部分回路
で待機モード期間もローレベルに維持されているため変
化しない。
Next, at time t3, SW1 and SW
When 2 becomes conductive again and returns to the operation mode, pMOSp21
The power supply voltage is supplied to the inverter of the first partial circuit composed of the pMOSp22, the nMOSn22, and the nMOSn21.
In the second partial circuit composed of Sp23 and nMOSn23, the standby mode period is also maintained at the low level, and therefore does not change.

【0028】次に、動作モード中のt4において、入力
端子Iの信号がハイレベルからローレベルに変化する
と、nMOSn21が導通から非導通となり、pMOS
p21が非導通から導通となるため、出力端子Oの電位
はローレベルからハイレベルに上昇するが、この時にも
pMOSp21は閾値電圧が絶対値で低く、電流駆動能
力の大きいMOSトランジスタであるために、スイッチ
ングは高速に行われる。出力端子の変化を受けてnMO
Sn22が導通となり、点Aはローレベルへと低下して
pMOSp23を導通させて動作を完了する。
Next, at t4 in the operation mode, when the signal at the input terminal I changes from the high level to the low level, the nMOS n21 changes from conductive to non-conductive, and the pMOS n21 changes.
The potential of the output terminal O rises from a low level to a high level because the p21 changes from non-conducting to conducting, but at this time, the pMOS p21 is a MOS transistor having a large absolute threshold voltage and a large current driving capability. , Switching is performed at high speed. NMO in response to changes in output terminals
Sn22 becomes conductive, point A drops to low level, and pMOSp23 becomes conductive, completing the operation.

【0029】次に、SW1およびSW2が再び遮断され
待機モードになると、第1の部分回路を構成するpMO
Sp21とnMOSn21は電源から切り離され、第2
の部分回路ではnMOSn22とpMOSp23が導通
状態を維持して待機モード期間中の出力端子をハイレベ
ルに維持する。この場合にも非導通状態のpMOSp2
2とnMOSn23はいずれも閾値電圧が絶対値で高い
MOSトランジスタであるので、サブスレッショルド電
流が小さく、待機モードにおける電力消費は僅かであ
る。
Next, when SW1 and SW2 are cut off again to enter the standby mode, the pMO forming the first partial circuit is formed.
The Sp21 and the nMOSn21 are separated from the power source, and the second
In the partial circuit, the nMOS n22 and the pMOS p23 maintain the conductive state and maintain the output terminal at the high level during the standby mode period. Also in this case, the non-conductive pMOSp2
Since 2 and nMOSn23 are both MOS transistors whose threshold voltage is high in absolute value, the subthreshold current is small and the power consumption in the standby mode is small.

【0030】図4は、図3に示すCMOS回路を集積回
路化した半導体装置の平面図であって、同図に示すよう
に、nウェル1の中にpMOSp21、pMOSp2
2、pMOSp23が形成され、p型の基板上にnMO
Sn21、nMOSn22、nMOSn23が形成され
ている。前述したように、pMOSp22、nMOSn
22、pMOSp23、nMOSn23はスイッチング
動作には寄与していないので、MOSトランジスタとし
て安定動作するに必要な最小寸法のトランジスタ幅とす
ることが望ましい。図4において、図2に示す第1の実
施例の部分と対応する部分には同一の参照番号が付され
ているので重複する説明は省略する。
FIG. 4 is a plan view of a semiconductor device obtained by integrating the CMOS circuit shown in FIG. 3 into an integrated circuit. As shown in FIG. 4, pMOSp21 and pMOSp2 are provided in the n-well 1.
2, pMOSp23 is formed, and nMO is formed on the p-type substrate.
Sn21, nMOSn22, and nMOSn23 are formed. As described above, pMOSp22, nMOSn
Since 22, 22, pMOSp23, and nMOSn23 do not contribute to the switching operation, it is desirable to set the transistor width to the minimum dimension necessary for stable operation as a MOS transistor. In FIG. 4, portions corresponding to those of the first embodiment shown in FIG. 2 are designated by the same reference numerals, and a duplicate description will be omitted.

【0031】図3、図4に示した実施例は、機能、消費
電力、動作速度において図1、図2に示した第1の実施
例のものと同等であるが、図3、図4に示す第2の実施
例では、第2の部分回路が論理機能にかかわらず2個の
CMOSインバータで済むので、第1の部分回路の論理
機能がより複雑でCMOSで構成するとより多くのMO
Sトランジスタを必要とする場合には、第2の部分回路
のトランジスタ数が少なくて済むという利点がある。例
えば、5入力NAND回路を実現する場合、図1、図2
の実施例では第1の部分回路に10個と第2の部分回路
で10個の計20個のMOSトランジスタを要するが、
図3、図4の実施例では第1の部分回路に10個と第2
の部分回路に4個の計14個のMOSトランジスタで実
現できるため、集積化した時の占有面積の増加を少量に
留めることができる。
The embodiment shown in FIGS. 3 and 4 is equivalent in function, power consumption, and operating speed to the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2, but the embodiment shown in FIGS. In the second embodiment shown, since the second partial circuit requires only two CMOS inverters regardless of the logical function, the logical function of the first partial circuit is more complicated, and if the CMOS is configured in CMOS, more MOs are provided.
When the S transistor is required, there is an advantage that the number of transistors in the second partial circuit can be small. For example, when implementing a 5-input NAND circuit,
In the embodiment described above, a total of 20 MOS transistors are required, 10 in the first partial circuit and 10 in the second partial circuit.
In the embodiment shown in FIGS. 3 and 4, the first partial circuit includes 10 pieces and the second piece.
Since it is possible to realize the total of 14 MOS transistors in the partial circuit of 4 in total, it is possible to keep the increase in the occupied area when integrated into a small amount.

【0032】図5(a)、(b)は、本願発明の実施例
における電源端子とスイッチング素子の具体的構成を示
す回路図である。図5(a)は、本発明における第1の
スイッチング素子および第2のスイッチング素子を絶対
値で0.6V程度の閾値電圧をもつMOSトランジスタ
で構成した例を示す。図5(a)において、低電圧CM
OS回路部31は、図1(a)あるいは図3(a)にお
けるMOSトランジスタで構成された部分であって、第
1の部分回路と第2の部分回路の両方を含んでいる。第
1のスイッチング素子、即ち図1(a)あるいは図3
(a)におけるSW1に相当する絶対値で高閾値電圧の
pMOS32は、第1電源端子VDD1にソースが接続さ
れ、第3電源端子VDD2にドレインが接続され、ゲート
には動作モードでローレベル、待機モードでハイレベル
となる信号STが加えられ、第2のスイッチング素子、
即ち図1(a)あるいは図3(a)におけるSW2に相
当する高閾値電圧のnMOS33は、第2電源端子VSS
1にソースが接続され、第4電源端子VSS2にドレイン
が接続され、ゲートには動作モードでハイレベルで待機
モードでローレベルとなる信号SBが加えられている。
FIGS. 5 (a) and 5 (b) are circuit diagrams showing specific configurations of the power supply terminal and the switching element in the embodiment of the present invention. FIG. 5A shows an example in which the first switching element and the second switching element in the present invention are constituted by MOS transistors having a threshold voltage of about 0.6 V in absolute value. In FIG. 5A, the low voltage CM
The OS circuit portion 31 is a portion formed by the MOS transistors in FIG. 1A or FIG. 3A and includes both the first partial circuit and the second partial circuit. The first switching element, that is, FIG. 1 (a) or FIG.
In the pMOS 32 having an absolute value and a high threshold voltage corresponding to SW1 in (a), the source is connected to the first power supply terminal V DD 1, the drain is connected to the third power supply terminal V DD 2, and the gate is in the operation mode. A signal ST that becomes high level in the low level and the standby mode is added to the second switching element,
That is, the nMOS 33 having a high threshold voltage corresponding to SW2 in FIG. 1A or FIG. 3A is the second power supply terminal V SS.
The source is connected to 1, the drain is connected to the fourth power supply terminal V SS 2, and the signal SB that is high level in the operation mode and low level in the standby mode is applied to the gate.

【0033】動作モードにおいては、STがローレベル
でpMOS32が導通状態となるため、端子VDD2にも
端子VDD1の電圧と略同一の電圧を供給することがで
き、またSBがハイレベルでnMOS33が導通状態と
なるため、端子VSS2にも端子VSS1の接地電位と略同
一の電位を供給することができる。待機モードにおいて
は、STがハイレベルでpMOS32が非導通状態とな
るため、端子VDD2を端子VDD1から切り離すことがで
き、このときpMOS32の閾値電圧が高いのでサブス
レッショルド電流はほとんど流れない。またSBがロー
レベルでnMOS33が非導通状態となるため、端子V
SS2を端子VSS1から切り離すことができ、そしてこの
ときnMOS33の閾値電圧が高いのでサブスレッショ
ルド電流はほとんど流れない。
In the operation mode, since ST is at a low level and the pMOS 32 is in a conductive state, a voltage substantially the same as the voltage at the terminal V DD 1 can be supplied to the terminal V DD 2 and SB is at a high level. Since the nMOS 33 becomes conductive, the terminal V SS 2 can be supplied with the same potential as the ground potential of the terminal V SS 1. In the standby mode, since ST is at a high level and the pMOS 32 is in a non-conducting state, the terminal V DD 2 can be disconnected from the terminal V DD 1, and at this time, the threshold voltage of the pMOS 32 is high, so that a subthreshold current hardly flows. . Since SB is at a low level and the nMOS 33 is in a non-conducting state, the terminal V
SS 2 can be disconnected from the terminal V SS 1, and at this time almost no subthreshold current flows due to the high threshold voltage of the nMOS 33.

【0034】図5(b)は、図5(a)におけるpMO
S32をpnpバイポーラトランジスタ34に、nMO
S33をnpnバイポーラトランジスタ35に置き換え
たものであり、pnpバイポーラトランジスタ34のエ
ミッタは端子VDD1に、コレクタが端子VDD2に接続さ
れ、ベースに信号STが供給されており、npnバイポ
ーラトランジスタ35のエミッタは端子VSS1に、コレ
クタが端子VSS2に接続され、ベースに信号SBが供給
されていて、図5(a)の場合と同様の動作を行い、同
等の効果をもつ。
FIG. 5B shows the pMO in FIG. 5A.
S32 to pnp bipolar transistor 34, nMO
The Spn is replaced with an npn bipolar transistor 35, the emitter of the pnp bipolar transistor 34 is connected to the terminal V DD 1, the collector is connected to the terminal V DD 2, and the signal ST is supplied to the base. The emitter is connected to the terminal V SS 1, the collector is connected to the terminal V SS 2, and the signal SB is supplied to the base. The same operation as in the case of FIG. 5A is performed, and the same effect is obtained.

【0035】なお、図1(a)、図3(a)の実施例に
おいて、第1の部分回路のMOSトランジスタの閾値電
圧は、nMOSが0.1〜0.4V、pMOSが−0.
1〜−0.4V程度が望ましく、絶対値における下限は
エンハンスメント型を維持するための値から定まり、上
限は第2の部分回路を構成するMOSトランジスタより
絶対値で低いことから決定される。同様に第2の部分回
路のMOSトランジスタの閾値電圧は、nMOSが0.
5〜1.0V、pMOSが−0.5〜−1.0Vが望ま
しく、絶対値における下限は電池での電流供給を考慮し
たサブスレッショルド電流の許容上限で定まり、上限は
1.5〜2V程度の低電圧動作を考慮して決定される。
In the embodiments of FIGS. 1A and 3A, the threshold voltage of the MOS transistor of the first partial circuit is 0.1 to 0.4 V for nMOS and −0.
1 to -0.4V is desirable, the lower limit of the absolute value is determined by the value for maintaining the enhancement type, and the upper limit is determined by the absolute value being lower than that of the MOS transistor forming the second partial circuit. Similarly, the threshold voltage of the MOS transistor of the second partial circuit is 0.
5 to 1.0 V, pMOS is preferably -0.5 to -1.0 V, and the lower limit of the absolute value is determined by the allowable upper limit of the subthreshold current in consideration of the current supply in the battery, and the upper limit is about 1.5 to 2 V. Is determined in consideration of the low voltage operation.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上に説明したように、本発明は、閾値
電圧の低いMOSトランジスタからなる第1の部分回路
と閾値電圧の高いMOSトランジスタからなる第2の部
分回路を設けて、動作モードでは前者により高速のスイ
ッチング動作を行わせ、待機モードでは後者のみで出力
レベルを維持するように前者を電源から切り離すように
したものであるので、本発明によれば、低い電源電圧の
もとでも高速に動作させることができるとともに待機モ
ードにおける消費電力を極めて低レベルに抑えることが
できる。したがって、本発明によれば、電池を電源とし
た機器において動作速度を低下させることなく電池の長
寿命化を達成することができる。
As described above, according to the present invention, the first partial circuit composed of the MOS transistor having a low threshold voltage and the second partial circuit composed of the MOS transistor having a high threshold voltage are provided, and in the operation mode, According to the present invention, the high speed switching operation is performed by the former and the former is disconnected from the power supply so that the output level is maintained only by the latter in the standby mode. The power consumption in the standby mode can be suppressed to an extremely low level. Therefore, according to the present invention, it is possible to prolong the life of the battery in the device using the battery as the power source without lowering the operating speed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の第1の実施例の回路図とそのタイミ
ングチャート。
FIG. 1 is a circuit diagram of a first embodiment of the present invention and a timing chart thereof.

【図2】 本発明の第1の実施例の集積回路上での配置
を示す平面図。
FIG. 2 is a plan view showing the arrangement on the integrated circuit according to the first embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の第2の実施例の回路図とそのタイミ
ングチャート。
FIG. 3 is a circuit diagram of a second embodiment of the present invention and a timing chart thereof.

【図4】 本発明の第2の実施例の集積回路上での配置
を示す平面図。
FIG. 4 is a plan view showing the arrangement on the integrated circuit according to the second embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の実施例におけるスイッチング素子の
具体例を示す回路図。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a specific example of a switching element according to an embodiment of the invention.

【図6】 第1の従来例の回路図とその特性曲線図。FIG. 6 is a circuit diagram of a first conventional example and a characteristic curve diagram thereof.

【図7】 第2の従来例の回路図とそのタイミングチャ
ート。
FIG. 7 is a circuit diagram of a second conventional example and its timing chart.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

p11、p21、p41、p51 低閾値電圧のpチャ
ネルMOSトランジスタ p12、p22、p23、32 高閾値電圧のpチャネ
ルMOSトランジスタ n11、n21、n41、n51 低閾値電圧のnチャ
ネルMOSトランジスタ n12、n22、n23、n52、33 高閾値電圧の
nチャネルMOSトランジスタ 1 nウェル 2 p型拡散層 3 n型拡散層 4 ポリシリコン膜 5 コンタクト 6 Al配線
p11, p21, p41, p51 low threshold voltage p-channel MOS transistors p12, p22, p23, 32 high threshold voltage p-channel MOS transistors n11, n21, n41, n51 low threshold voltage n-channel MOS transistors n12, n22, n23 , N52, 33 High threshold voltage n-channel MOS transistor 1 n-well 2 p-type diffusion layer 3 n-type diffusion layer 4 polysilicon film 5 contact 6 Al wiring

フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H03K 17/687 19/0175 9473−5J H03K 17/687 F 8321−5J 19/00 101 F Front page continuation (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI Technical indication location H03K 17/687 19/0175 9473-5J H03K 17/687 F 8321-5J 19/00 101 F

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1、第2の電源端子と、第1の動作モ
ード時に活性となり第2の動作モード時にフローティン
グ状態となる第3、第4の電源端子と、入力端子と、出
力端子と、第3、第4の電源端子間に設けられ、入力端
が前記入力端子に、出力端が前記出力端子に接続された
CMOS構成の論理回路からなる第1の部分回路と、第
1、第2の電源端子間に設けられた、出力端が前記出力
端子に接続され、第2の動作モード時に第2の動作モー
ド開始直前の第1の部分回路の出力状態を保持すること
のできるCMOS構成の論理回路からなる第2の部分回
路と、を備え、前記第1の部分回路を構成するMOSト
ランジスタの閾値電圧が前記第2の部分回路を構成する
MOSトランジスタの閾値電圧より絶対値において小さ
いことを特徴とするCMOS型半導体集積回路。
1. A first power supply terminal, a second power supply terminal, third and fourth power supply terminals which are activated in the first operation mode and are in a floating state in the second operation mode, an input terminal, and an output terminal. A first partial circuit which is provided between the third and fourth power supply terminals and has an input end connected to the input terminal and an output end connected to the output terminal, the first partial circuit including a CMOS logic circuit; A CMOS configuration in which an output terminal provided between two power supply terminals is connected to the output terminal and can hold the output state of the first partial circuit immediately before the start of the second operation mode in the second operation mode. And a threshold voltage of a MOS transistor forming the first partial circuit is smaller in absolute value than a threshold voltage of a MOS transistor forming the second partial circuit. Characterized by CMOS type semiconductor integrated circuit.
【請求項2】 前記第2の部分回路が前記第1の部分回
路と同一構成のCMOS回路で構成され、入力端が前記
入力端子に接続されていることを特徴とする請求項1記
載のCMOS型半導体集積回路。
2. The CMOS according to claim 1, wherein the second partial circuit is composed of a CMOS circuit having the same structure as the first partial circuit, and an input end is connected to the input terminal. Type semiconductor integrated circuit.
【請求項3】 前記第2の部分回路が、縦続接続された
2段のCMOSインバータからなりその入力端が前記出
力端子に接続されていることを特徴とする請求項1記載
のCMOS型半導体集積回路。
3. The CMOS type semiconductor integrated device according to claim 1, wherein the second partial circuit is composed of cascaded CMOS inverters of two stages and an input terminal thereof is connected to the output terminal. circuit.
【請求項4】 前記第1の電源端子と前記第3の電源端
子との間および前記第2の電源端子と前記第4の電源端
子との間には第2の動作モード時に遮断状態となるスイ
ッチング素子が接続されていることを特徴とする請求項
1記載のCMOS型半導体集積回路。
4. A disconnection state between the first power supply terminal and the third power supply terminal and between the second power supply terminal and the fourth power supply terminal in a second operation mode. The CMOS type semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein a switching element is connected.
【請求項5】 前記第1の電源端子と前記第3の電源端
子との間および前記第2の電源端子と前記第4の電源端
子との間にはそれぞれ第2の動作モード時に遮断状態と
なる第1、第2のスイッチング素子が接続され、第1、
第2のスイッチング素子は互いに相補の関係にありそれ
ぞれの入力端には互いに相補の関係にある制御信号が入
力されていることを特徴とする請求項1記載のCMOS
型半導体集積回路。
5. A disconnection state between the first power supply terminal and the third power supply terminal and between the second power supply terminal and the fourth power supply terminal in a second operation mode, respectively. The first and second switching elements are connected,
2. The CMOS according to claim 1, wherein the second switching elements have a complementary relationship with each other and control signals having a complementary relationship with each other are input to their respective input ends.
Type semiconductor integrated circuit.
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